ENTENDIENDO LA RADIACTIVIDAD. RADIACTIVIDAD NATURAL EN DIRECTO.

1. ENTENDIENDO LA RADIACTIVIDAD. RADIACTIVIDAD NATURAL EN DIRECTO.

2. ÁTOMO ~ 10-10 m NUCLEO ~ 10-14 m NUCLEÓN ~ 10-15 m (mil millonésima parte de 1 m) Átomo Electrón Protón Neutrón Quarks ¿DE QUÉ ESTÁN HECHAS LA COSAS QUE NOS RODEAN? La materia está formada por átomos y que se unen. Cada átomo está compuesto de un núcleo con carga positiva y unos electrones que orbitan a su alrededor. El núcleo, a su vez, está formado por protones(con carga positiva) y neutrones (neutros). Estos nucleones a su vez están formados por quarks. MATERIA ~ 10-9m

3. ELEMENTOS QUÍMICOS -- ISÓTOPOS En la Tabla Periódicaencontramos los distintos núcleos de la naturaleza, son los elementos. Cada elemento queda determinado por el número de protones que hay en el núcleo. Pero el número de neutrones no es fijo para cada elemento, lo que da lugar a la Tabla de Isótopos.La mayoría de los isótopos son inestables y se transmutan mediante desintegraciones radiactivas. Tabla Periódica Tabla de Isótopos Z protones N neutrones

4. TIPOS DE RADIACTIVIDAD ALFA Partícula Alfa DESINTEGRACIÓN ALFA La radiactividad es un fenómeno natural que consiste en la emisión de partículas y radiacionespor parte de muchos isótopos. En la desintegración radiactiva se emiten partículas Alfa(núcleos de helio), Beta(electrones y positrones), Gamma (fotones), o incluso neutrones. Z-2, N-2 Z, N BETA MENOS Antineutrino DESINTEGRACIÓN BETA MENOS Son radiactivos aquellos isótopos que tienen un número muy elevado de protones y neutrones. Partícula Beta menos (electrón) Z+1, N-1 Z, N BETA MÁS Neutrino DESINTEGRACIÓN BETA MÁS Partícula Beta más (positrón) Z-1, N+1 Z, N GAMMA Rayo Gamma (Fotón) DESINTEGRACIÓN GAMMA Z, N Z, N

5. ¿QUÉ SON CAPACES DE ATRAVESAR LAS RADIACIONES? Las distintas radiaciones tienen distinta capacidad de penetración en los medios materiales debido a las fuerzas que intervienen en el proceso de frenado de las partículas y propiedades de las mismas partículas como masa, carga, ... ALFA BETA GAMMA NEUTRÓN Papel Cobre Plomo Hormigón

6. RADIACTIVIDAD NATURAL • La radiación natural a la que está expuesta la población proviene de: • la desintegración de isótopos radiactivos de la corteza terrestre, • de la radiación interna, es decir, de los isótopos radiactivos que forman parte de los seres vivos, • la radiación cósmica. Rayos cósmicos 12% Radiación gamma 15% Radón 40% Radiación interna 15% Otros 1% Tratamientos médicos 17%

7. RADIACTIVIDAD EN LA CORTEZA TERRESTRE Los elementos radiactivos naturales se encuentran distribuidos de forma bastante uniforme en las rocas y suelos de la corteza terrestre, la cual está constituida principalmente por basalto y granito. Principales isótopos radiactivos de la corteza terrestre * La vida media nos indica el tiempo que debe transcurrir para que el número de núcleos radiactivos se reduzca al 37% de los iniciales.

8. EL RADÓN EN NUESTRO ENTORNO El radón es el gas inerte más pesado que existe en la naturaleza, se emana constantemente desde la superficie terrestre (cadena del uranio), y se desintegra a núcleos de metales pesados (acabando en plomo). Al ser un gas es respirado por los seres vivos. Cuando este elemento queda atrapado en algún recinto su concentración puede aumentar considerablemente y causar daño.

9. Radiactividad natural en la comida RADIACTIVIDAD INTERNA La radiación interna proviene de las sustancias radiactivas naturales presentes en los alimentos, en el agua y en el aire, las cuales, al ser ingeridas o inhaladas, se absorben en los tejidos vivos. Los principales isótopos radiactivos que contiene el cuerpo humano son el potasio-40, el carbono-14 y el tritio (hidrógeno-3). * El Bq (Becquerelio) indica una desintegración por segundo

10. RAYOS CÓSMICOS Los rayos cósmicos vienen del espacio con gran energía y dan lugar en la atmósfera a una cascada de partículas de lo más variado. Colocando detectores en globos sonda, aviones o en altas montañas, se han realizado muchos descubrimientos, como el de la partícula m (muón) y laantimateria (el positrón). Pueden llegar a atravesar la tierra de lado a lado sin detenerse.

11. RADIACIONES EN MEDICINA El uso de la radiactividaden el diagnóstico y el tratamiento de enfermedadeses una herramienta básica en medicina. Con ella se realizan exploraciones del cerebro, los huesos y órganos internos, se trata el cáncer, se realizan estudios hormonales y análisis de sustancias que existen en nuestro organismo en cantidades ínfimas pero que son fundamentales para el metabolismo. Terapia Braquiterapia Radioterapia Medicina nuclear y terapia metabólica Radiocirugía Radiodiagnóstico Radiografía Fluoroscopia Tomografía axial computerizada (TAC) Radiología intervencionista Tomografía por emisión de positrones (PET)

12. ¿RADIACTIVIDAD EN DIRECTO? Nuestros sentidos no pueden detectar la radiactividad. Para ello los físicos diseñan y construyen dispositivos, son los detectores de radiaciones o de partículas que permiten observarlas, medirlas o contarlas. Uno de estos dispositivos más sencillos y a su vez más importantes en la historia de la física es la cámara de niebla. Cámara de Niebla del IFIC

13. ¿CÓMO FUNCIONA UNA CÁMARA DE NIEBLA? Su funcionamiento se basa en un vapor de un líquido volátil, normalmente alcohol, que se encuentra a una temperatura ligeramente inferior a la de condensación, es decir, a esa temperatura debería ser líquido (vapor sobresaturado). Al pasar la radiación, ésta perturba el vapor (lo ioniza), y se producen gotitas condensadas. Es lo mismo que ocurre cuando se forma el rastro de condensación de un avión supersónico a su paso por las capas altas de la troposfera…

14. LA ANTIMATERIA Y LA CÁMARA DE NIEBLA Se han hecho grandes descubrimientos con las cámaras de niebla. La antimateria (el positrón) fue descubierta por el físico norteamericano Carl Anderson en 1932 colocando una cámara de niebla dentro de un imán en un bombardero B-29 especialmente adaptado para poder ascender a 12000 m

15. CÓMO ES LA CÁMARA DE NIEBLA DEL IFIC +35 oC Gradiente de temperatura > 3.6oC/cm Es aquí donde se van a producir los rastros -35 oC

16. ¿QUÉ VAMOS A VER EN LA CÁMARA DE NIEBLA DEL IFIC? Fotón Fotoelectrón o electrón Compton Efecto fotoeléctrico Efecto Compton En el efecto fotoeléctrico toda la energía del fotón se cede al electrón, mientras que en el efecto Compton solo parte de ella. Electrón del vapor Fotón Electrón Producción de pares materia-antimateria Positrón

17. …fotoelectrones y electrones Compton …producción de pares electrón-positrón Trayectorias finas, tortuosas y más o menos largas, dependiendo de la energía de la radiación Gamma original y la inclinación

18. Z, N …partícula Beta (electrón o positrón) Antineutrino Partícula Beta menos Z+1, N-1 Trayectorias finas, tortuosas y más o menos largas, dependiendo de la energía de la partícula Beta y la inclinación

19. Z,N …partícula Alfa de la cadena del radón Partícula Alfa Z-2,N-2 Trayectorias muy gruesas y rectilíneas de hasta unos 6 cm (“GUSANOS”), dependiendo de la inclinación

20. Radón-222 …doble Alfa en cascada de la cadena del radón Una partícula Beta Partícula Alfa Polonio-218 Doble GUSANO en forma de “V” Partícula Alfa Plomo-214

21. …o como esta otra doble Alfa Doble GUSANO en forma de “V”

22. protones …y también veremos protones y muones procedentes de los rayos cósmicos muones

23. …protón cósmico Una partícula Alfa procedente de la cadena del radón Trayectorias gruesas, rectilíneas y largas o muy largas, dependiendo de la inclinación

24. …otro protón cósmico Una partícula Alfa procedente de la cadena del radón Trayectorias gruesas, rectilíneas y largas o muy largas, dependiendo de la inclinación

25. …muón cósmico Partículas Beta Trayectorias delgadas, rectilíneas y largas o muy largas, dependiendo de la inclinación

26. …aunque más difícil de ver, un muón cósmico “radiactivo”, transmutándose en un electrón e m Trayectorias rectilíneas, largas y delgadas, menos intensa para el caso del electrón

27. Secuencia repetida de fotogramas desde que se produce hasta que desaparece

28. Y PARA TERMINAR… IMÁN FUENTE RADIACTIVA Colocaremos una fuente radiactiva artificial de Estroncio-90 dentro de la cámara, y veremos lo que ocurre. Podremos incluso distinguir la carga eléctrica de la radiación que emite situando un imán de neodimio cerca de la fuente radiactiva.